土地工程技术在城镇土地生态整治中的应用

张海欧

(1. 陕西省土地工程建设集团有限责任公司/陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司/国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室/陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075；2.西安理工大学 水利水电学院，陕西 西安 710048)

1 引言

土地工程是一个可以从根本上改善城市土地质量、解决城市土地问题，确保城市土地安全，协调人地关系的新的学科。土地工程的核心内容是运用土体有机重构理论，按照城市不同土地用途对土体结构、质量、环境的要求，进行重新构建，使其达到土地安全标准和建设标准。在城市土地工程实施中，始终坚持与城市生态化建设有机结合，达到宜居宜业的目的[1～3]。

党的“十八大”和党的十八届三中全会提出了关于“生态文明建设”和“推进新型城镇化”的新要求，全国多城市顺应转型之势，提出土地工程战略定位四个转变：①以土地工程助力构建城乡生态文明格局，土地工程目标由：“增地提等”，向锚固城乡生态空间等综合目标转变。②以土地工程助力紧凑型城市建设，土地工程实施对象由农村土地，向全城用地的“增减挂钩，流量管控、结构优化”转变。③以土地工程助力涉农资源整合，土地整治推进思路由项目实施操作，向依托整治平台统筹各方面资源转变。④以土地工程助力地区经济社会发展，土地工程效益由完成耕地保护任务，向激发郊野地区发展内生动力转变[4，5]。

土地是城市建设和可持续发展的基础，那么如何让土地洁净、健康、安全是生态型城市建设的前提。通过文献资料和多年的工程实践，总结出了城镇土地生态化综合开发治理技术，最后以富平石川河综合开发项目为例，详细阐述土地工程促进我国未来新农村建设和城镇化发展的新模式。

2 城镇土地生态化综合开发治理技术

在城镇土地生态化综合开发治理过程中，针对未利用地转建设用地过程中，土体承载力薄弱等问题，开展不同土体重构下新增建设用地的土体承载力研究，开展不同种类杂填土重构后土体的强度、变形以及渗透性研究，根据不同的建设用地类型，制定不同地基材料的优化配置措施，研究城市棕地的处置方法，以满足承载力和生态建筑的需求，同时对废弃的建设用地进行综合性评价，并结合当地自然条件，按照宜农则农，宜建则建原则，开展了废弃建设用地的土地规划与整治工程。

土体有机重构就是在土地工程建设中通过对构成土体的材料、结构和生物营养，以置换、复配、增减等技术手段，对退化型、污染型、损毁型、低效型等缺陷土体或未利用土体进行再生或重新构建的过程[4～6]。作为城市土地，承载着人类最集中的生产和生活活动，在城市土地建设过程中，土体结构承载稳定、土地健康安全、生态环境优美对土体有机重构材料和土体结构有着更为重要的要求。

对于任何一个土地工程建设，必须针对土地工程区域内生态系统中涉及土地工程安全的突出的生态环境问题，进行有目的的生态环境恢复与安全格局构建。城市建设应遵循因地制宜，科学规划的理念，重视生态环境建设与保护，包括建筑、公共设施等物质空间和实体，还强调他们对人们生产、生活的影响，同时将生态文化元素融入城镇化建设的各个层面。城市建设过程中，通过改善土体结构，对土体横向和纵向剖面进行重新构造，通过设置合理的压实层、过滤层、蓄排水层和保湿层等，改变土体的强度、变形及渗透，满足不同工程的要求。一个典型的土体结构案例，就是生态雨水花园。生态雨水花园通过土体结构的优化，形成了雨水的有效渗透和收集系统。使雨水有效渗透、收集，缓解道路积水；通过植物和土壤对雨水层级净化，消除雨水中的污染物；采用微降解模式循环利用垃圾资源并修复土壤；营造丰富的自然景观，改善环境小气候[7，8]。

3 土地工程技术在城市土地整治中的应用

以石川河综合整治为例，该项目是污损土地治理、城市乐居综合带建设的开发性研究项目。在项目建设过程中，通过对石川河富平城区段的河道曝气技术、生物修复法、水生植物净化法等生态-生物法研究，开展了控制土地污染物迁移和转化、“截污、疏浚、蓄水、治岸、管理”的河道生态治理工程，营造了稳定的土体结构及洁净的土体环境，形成了“开源—净化—利用—排放—再生”的水资源持续利用新模式，在改善河岸居住环境的同时，还提升了富平县整体形象和品位。城市土地整治应向生态优化、景观多样性、系统多样性方向发展，重视文化建设[9，10]。

3.1 项目概况

石川河起源于陕西省铜川市焦坪北山和耀县瑶曲镇的北山，是渭河重要的支流，自西北向东南走向，流经铜川市王益区、耀州区，渭南市富平县，西安市阎良区、临潼区，最后于西安市临潼区的交口镇(街道办)流入渭河。全长137 km，盛产细砂、鹅卵石，为石头之川，故称石川河，总流域面积4154.0 km2，河床平均比降为6.0‰。其中富平县境内(位于县城南部)全长37 km，流域面积132.4 km2，石川河的水利资源开发利用已有2200年的历史，历史上最大洪峰流量为1300 m3/s(1969年)，20世纪70年代以后，由于上游修建水库、河水截流，致使石川河成为季节性河流。

陕西富平县石川河属渭河支流，由于县城南部地势较低，汛期主泄洪沟携带大量生活污水排入河道，严重堵塞河道，生态环境恶劣。通过实地调查与监测，发现这主要污染源之一是由于石川河城区段的大量工业废水和生活污水排入地表水，从而造成点源污染。而主要污染源之二是农业非点源污染，这主要是由于大量农田沿石川河河道周边分布，农业生产活动中的化肥、农药及其它有机或无机物物质，通过降水或灌溉等措施进入地表径流、地下水等水体造成农业非点源污染。 这些污染源对水生生物及人类健康具有很大的危害。因此为从根本上改变这种面貌，对石川河实施山水林田湖生态保护修复工程，促进石川河流域生态环境恢复和改善。

3.2 土地工程生态化整治技术

3.2.1 河道治理技术

在土地整治过程中河道生态建设具有重要的意义，河道作为土地工程建设过程中城市自然生命力的主体，其是一种重要的自然地理要素，应成为城镇生态系统的支持核心，在土地工程建设中应重视其生态功能的应用。石川河污染河道整治以生态工程学理论为基础，采用物理、化学和生物等方法进行河道综合治理。遵循“系统整合、标本兼治、注重生态，以人为本”的治污理念，采取“截污、疏浚、蓄水、治岸、管理”的综合生态治理措施。河道治理主要采用土体重构的方式控制污损土壤的迁移和转化，提供了稳定的土体结构及洁净的土质环境[11,12]。

物理方法主要是指疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤和调水等。疏浚污染底泥意味着将污染物从(河道)系统中清除出去，可以较大程度地削减底泥对上覆水体的污染，从而改善水质。调水的目的是通过水利设施(如闸门、泵站)的调控引入污染河道上游或附近的清洁水源以改善下游污染河道水质。

化学方法主要是通过投加化学试剂进行处理，如采用加入混凝沉淀、加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等方法。研究表明，这种方法对浊度、COD、SS、TP去除效果较好，对TN、重金属等也有一定的去除效果，日药剂用量少。

生态-生物法主要包括河道曝气技术、生物修复法、水生植物净化法等。

3.2.2 土壤治理技术

土体重构包括土地平整和土壤改良两大部分。土地平整是建设用地工程建设中的主要工程，尤其是山区或者丘陵区的平整。随着建设用地的日益紧缺，依靠平整措施将未利用的荒山、沟坡改造成为城市建设用地的行为也越来越多，如我国兰州市“平山造地”工程、延安市“削山造城”工程，都是典型的建设用地整备工程。

在土地平整过程中，不仅仅是简单的土方挖填平整，还需要准确计算土地平整工程量，并依据项目区地形地貌等自然条件确定土地平整工程方法，而土方量计算误差的多少，直接影响到工程的投资。建设用地在填方量大于挖方量，土石方不够的情况下，需设置取土场取土回填，或者从别处购买土石方，进行客土回填。取土场取土完成后要进行水保措施恢复，保护其生态环境。

在建设用地整治中，包含两个方面的土体重构。对于未来要建设地面构筑物的土地，需要进行土体无机重构；而未来的绿化用地、生态用地等则需进行土体有机重构。根据项目实际情况，首先对材料进行选择，通过置换、增减和复配等措施，从材料的物性、细观结构等方面对土体进行研发，选择合适的材料，通过有机、无机过程，土体培育、污染物修复等方法，从土体的强度、变形以及渗流性考虑，使得土体满足有机生命体的要求。并进行土壤培肥，通过各种农艺措施，使土壤的性状不断改善、肥力不断提高。

石川河原河道土地由于受到周边生产生活的污水废水排放、垃圾倾倒以及沿河道的农田大量使用的氮肥、磷肥等化肥排入水体，受到了严重污染。在本工程中对于石川河污损土地重构主要采用物理重构技术以及生物有机重构技术。本工程应用物理重构技术，将原被污染的土地通过换土技术进行集中处理，主要措施是清除了石川河河道堆放的垃圾、河床底泥以及周边污损的表层土壤，然后置换为干净的土壤，使土壤的污染程度得到了有效的降低。使土体清洁、健康，对规划为绿地、水域等的土地进行土体有机重构，促进生命体的活动和生态环境的改善；根据未来利用方式的不同，对规划为建筑物、道路的土地进行土体无机重构，满足建筑物的土体承载力。通过综合生态治理，结合文化建设，使建设用地项目向生态优化、景观多样性、系统多样性方向发展[13，14]。

3.2.3 河流水体治理技术

针对石川河城区段的点源性污染源，为了达到河道截污，修筑排污渠，将污水统一排放至下游进行统一处理，同时下游采用中水处理站的废水处理方式，减少了石川河废水排放后所造成的水质污染，改善了周边环境。同时，中水处理后的淡水也可以用作消防、绿化用水，从而形成“开源-净化-利用-排放-再生”城市水资源可持续利用的新模式[15，16]。

富平石川河综合开发项目通过控制、修复河流污染，重构两岸土地土体，修复生态环境，扩大滨水空间等，新增生态水面30hm2，生态绿地40 hm2，城市建设用地115 hm2，目前已经成为富平地区集休闲、娱乐、康体和养生于一体的城市门户，有效促进了区域社会、经济和环境的可持续发展[17]。

4 结语

土地是城市建设和可持续发展的基础[6-8]，如果土地出现质量问题，再好的城市规划、道路工程、建筑、园林等都无法确保城市能朝着生态型可持续发展的方向进步，如何让土地洁净、健康、安全是生态型城市建设的前提。

在城市土地工程建设中，必须始终坚持宜居宜业城市发展目标，在生态文明建设背景下，遵循“生态化”规划理念，通过修复区域生态环境、优化水土资源配置、完善基础设施，重建新型人地关系，实现水土气生和谐共生的有机生态系统，实现 “自然—人文—生活” 的可持续城市发展模式。